開水路を用いた津波による航路埋没に関する水理実験
秋田大学 学生会員 ○熊谷祐二 正会員 高橋智幸
1 はじめに
航路は船舶などが海上または河川を航行するための水路
であり,そこに土砂が流れて埋まる現象のことを航路埋没現
象という.一般的には波浪による漂砂が主な原因となるが，津 波による流砂も航路埋没を起こすと考えられる.津波は波浪 と違い,大きな外力が発生するため,航路の埋没が短時間で生 じる.津波によって航路埋没が発生した際,災害後の救援,復旧 用の船舶に支障をきたすことが懸念されている.よって,二次 災害を引き起こさないために航路埋没防止策が必要である.
本研究では,航路埋没現象のメカニズムと,埋没防止策を水理 実験で明らかにしている.
2 実験方法
2−1 実験装置
実験では長さ6m，幅8cm，高さ21cmの開水路と砂面計，
プロペラ式流速計，豊浦硅砂6号（2.65g/㎝3）を使用した，
水路の側面図を図-1に示す．水路の上流端から中央付近まで，
ベニヤで底上げし，これを固定床とした．その下流側に硅砂 で水平部と傾斜部を作りこれを移動床とした．傾斜部の勾配 は1：2であり，模型縮尺は1/100である．プロペラ式流速 計は，移動床から十分な距離をあけ，上流側に設置した．砂 面計の測定範囲は移動床の中央か下流側100㎝までである．
以下，斜面下端から下流側36cmを原点とし，水平方向にx 軸（上流向きを正），鉛直方向にy軸（上向きを正）をとっ
た座標で説明を行う．
2−2 実験方法
（1）下流端に堰を設置して,水路に水をためた．その後，砂
を水槽にいれ，斜面を含めた移動床をつくり，水深は堰で調
節した．（2）砂面計で初期の砂面形状を測定した．その後，
水を流し，流速を測定した．最後に水を止めて再び砂面形状 を砂面計で測定した．（3）同様の作業を図−2 に示す基本工 および各ケース（埋没防止策）について行なった．なお，本 実験に入る前に，図−3に示すように実験データの信頼と再現 性は確認している．
3 実験結果と考察
（1）基本工（流速80㎝/ｓ）
航路に水が流れると，移動床の砂が削れ，安息角（1:２）
を保ちながら徐々に航路を埋没した．また，図−4に示すよう に，50秒を過ぎたあたりから，x=46~49㎝の付近の砂が削 れ，下流の方に流された．
（2）基本工（流速60㎝/ｓ）
埋没過程は流速80㎝/ｓのケースと同様であった．しかし，
流速80㎝/sの時とは違い，埋没のスピードが遅く，一度埋 まった箇所が削れることはなかった．また，時間の経過に伴 い，x=49㎝付近で砂が堆積し，つまった状態となった．
（3）基本工（流速80㎝/s 傾斜部勾配1：3）
水路に水が流れると30秒を過ぎたあたりから，徐々に傾 斜部勾配が安息角（1：2）に近づき，航路を埋没した．流速
80㎝/ｓのケースより，埋没するスピードが若干遅かったが，
埋没量はほとんど同じであった．
（4）工法① 砂利（流速80㎝/ｓ）
現在，航路に砂利を敷き詰めた埋没防止策はなく，ここで は一つの工法として実験を行なった．工法②も同様である．
砂利の比重は1.6g/㎝3であり，粒径は3~5㎜である．水が 航路に流れると，砂利が剥がされ，砂の吸い出しを招き，か えって埋没する結果となった．波浪でも同様の結果が得られ ている（竹田ら,1981）
図−1 実験水路側面図 （単位：㎝）
キーワード：航路埋没
連絡先：住所：秋田県秋田市手形学園町1番1号秋田大学工学資源学部土木環境工学科 FAX：018-889-288
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土木学会東北支部技術研究発表会（平成20年度）基本工 工法①：砂利 工法②：土嚢 工法③：潜堤 工法④：河床波
図−2
図−3 再現性と信頼性の確認
（5）工法② 土嚢（流速80㎝/ｓ）
3㎝ 5㎝の土嚢袋に実験で使用している硅砂を入れ実験 を行なった.水が流れてから，3秒たたないうちに土嚢が剥が され，より埋没する結果となった．この工法は波浪に対して 効果がある工法として取り上げられている（竹田ら,1981）
（6）工法③ 潜堤（流速80㎝/ｓ）
現時点で潜堤を用いて埋没を防止している航路はいくつ か存在し，熊本港では大きな成果を上げている（黒田，2004）． しかし，波浪には効果をあげているが，津波に対しては不明 である．実験で用いた潜堤はコンクリートの逆T字で，比重 は2.815g/㎝３である.航路に水が流れると，潜堤は津波の強い 外力に耐えられず，一瞬で砂面に流されてしまった．斜面で 砂の進行を防いでいたものの，設置する前と設置した後の航 路に大きな変化は見られず，埋没防止策の効果は望めなかっ
た.設置の位置を変たり，釘で固定しても同様の結果が得られ
た．
図−4 基本工の90秒間の埋没過程
（7）工法④ 河床波（流速80㎝/s）
あらかじめ水を流す前に，移動床に河床波を形成してから，
実験を行なった.実験で用いた河床波は波長10㎝，波高2㎝ の砂漣である．また，河床波の波長と波高は実験値と理論値 が一致したものを使用した．航路に水が流れると，徐々に河 床波が平らなり，砂が巻き上げられてはいたが，航路の埋没 は全く見られなかった．20秒を過ぎたあたりから，徐々に航 路の埋没が始まったが，図−5に示すように30秒までは埋没 を軽減出来た．しかし，30秒を過ぎると工法の効果が薄れて いき，60秒を過ぎると工法の効果がなくなってしまった．よ って，河床波は周期が短い近地津波には効果があるが,周期が 長い遠地津波には埋没防止の効果は望めないと考えられる．
図−５ 基本工と工法④の航路埋没の比較
4 おわりに
本実験では航路に直角方向に津波が作用する，最も厳しい 条件,最も埋まる条件のもとで実験を行なった．現段階では，
波浪に効果がある防止策も津波には効果がなく，津波襲来時 に，航路の埋没を防止する策は見つかっていない．しかし，
河床波は短周期の津波には効果があった．今後は，長周期の 津波にも対応出来る埋没防止策の研究を進めていく．
5 参考文献
（1）竹田秀章，高田稔年，上西隆広（1981）：航路の埋 没防止に関する実験的研究．北海道開発局土木試験 所月報344号
（2）黒田祐一（2004）：シルテーションによる港湾施設 の埋没の技術的対策について，平成16年度国土交 通省国土技術研究会下関技調レポートVol.9
（3）熊谷兼太郎，小澤敬二（2006）：スリランカに置け るインド洋津波被害の現地調査．平成18年度国土 技術政策総合研究所資料No.304
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土木学会東北支部技術研究発表会（平成20年度）
